EP4407301A1 - Procede de determination d'une evolution d'humectation foliaire - Google Patents

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EP4407301A1
EP4407301A1 EP24154817.1A EP24154817A EP4407301A1 EP 4407301 A1 EP4407301 A1 EP 4407301A1 EP 24154817 A EP24154817 A EP 24154817A EP 4407301 A1 EP4407301 A1 EP 4407301A1
Authority
EP
European Patent Office
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light intensity
light
acquisition
cultivated
space
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP24154817.1A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
François Gabriel FEUGIER
Jean-Pierre PLONQUET
Robin GAETANI
Bruno MASENELLI
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Green Shield Technology
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Ecole Centrale de Lyon
Institut National des Sciences Appliquees de Lyon
Ecole Superieure de Chimie Physique Electronique de Lyon
Universite Claude Bernard Lyon 1
Original Assignee
Green Shield Technology
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Ecole Centrale de Lyon
Institut National des Sciences Appliquees de Lyon
Ecole Superieure de Chimie Physique Electronique de Lyon
Universite Claude Bernard Lyon 1
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Green Shield Technology, Centre National de la Recherche Scientifique CNRS, Ecole Centrale de Lyon, Institut National des Sciences Appliquees de Lyon, Ecole Superieure de Chimie Physique Electronique de Lyon, Universite Claude Bernard Lyon 1 filed Critical Green Shield Technology
Publication of EP4407301A1 publication Critical patent/EP4407301A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/21—Polarisation-affecting properties
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G7/00—Botany in general
    • G—PHYSICS
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    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
    • G01N21/3554—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light for determining moisture content
    • G—PHYSICS
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    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N2021/8466—Investigation of vegetal material, e.g. leaves, plants, fruits
    • G—PHYSICS
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    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
    • G01N21/359—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light using near infrared light

Definitions

  • the invention belongs to the field of plant cultivation, and more precisely relates to a method for determining the evolution of leaf wetting, that is to say the appearance and disappearance of water on the surface of leaves. of cultivated plants.
  • the presence or absence of water on the surface of cultivated plant leaves can cause significant changes to a plant.
  • the prolonged presence of water on the surface of the leaves can, when other conditions such as temperature are favorable, lead to the appearance of diseases including the development of parasitic fungi.
  • the presence of water on the leaves for a sufficient period of time is in fact the main factor allowing the spores of fungal diseases (mildew, powdery mildew, Sigatoka rust, etc.) to germinate on the leaves of host plants (vines, rose bushes, wheat, beets%) to contaminate them.
  • the presence of water on the leaves can in particular be caused by rain, dew, or even certain irrigation practices.
  • certain weather conditions are favorable to the appearance of fungal diseases, phytosanitary treatments are sometimes undertaken as a preventive measure, even though these treatments may not be necessary because the duration of the presence of water on the leaves was too short to allow contamination by the fungus.
  • the impossibility of precisely measuring the duration of wetting of plants introduces uncertainty into the probability of contamination, and to protect against fungal contamination, farmers apply preventive treatments too regularly, whereas precise knowledge of the duration of Humectation could make it possible to trigger curative treatments only when necessary.
  • leaf humidification can depend on factors other than dew, and for example the occurrence or not of precipitation, or even the drying of the leaves, which is difficult to modulate because it depends on very local characteristics such as exposure. in the wind or sunshine. So, just knowing that it has rained does not tell you how long a leaf will stay dry. However, it is above all the duration during which water is present on a leaf which determines the risk of fungal disease.
  • Leaf humidification means the indication and/or quantification of the presence of water on a leaf.
  • leaf humidification can correspond to the "dry” or “wet” states for a leaf, the wet state can be refined by degrees quantifying the presence of water or its distribution (density or size of drops for example) .
  • the light source 2 and the light intensity sensor 10 are part of an optical system 30, and are placed as close as possible to each other, typically a few centimeters or less.
  • the optical system 30 is placed near the cultivated plants so that they are in the lighting field 4 of the light source 2 and in the acquisition field 12 of the light intensity sensor 10.
  • the optical system 30 can be placed in a crop field or at the edge thereof.
  • this optical system 30 is raised relative to the leaves 22 of the cultivated plants, and is typically mounted on a support such as a mast, post or tripod.
  • the elevated placement of the optical system 30 makes it possible to increase the range of the lighting field 4 and the acquisition field 12, and thus to include a larger surface area of cultivated plants.
  • the elevation also makes it possible to present more of the upper surface of the sheets 22 to the optical system 30, and therefore in the lighting field 4 and the acquisition field 12.
  • the elevation is preferably at least 1 m relative to the surface of the ground under the optical system 30, and preferably at least 1.5 m, and preferably at least 2 m, at the level of the objective through which the light beam 8 is emitted and/or through which enters the light radiation 16 reflected by the plants.
  • the light source 2 may be a lamp, for example similar to a photographic flash, configured to emit intense light for a short period of time.
  • Light source 2 can also be a laser.
  • the light source 2 can be configured to emit polarized light, for example with rectilinear, circular or elliptical polarization.
  • the light source 2 can be configured to emit white light, but preferably the light source 2 is configured to emit monochromatic light.
  • a wavelength of the light beam 8 emitted by the light source 2 is chosen to interact differently with the leaves 22 depending on the presence of water on them.
  • the light beam 8 is emitted in the infrared, with wavelengths greater than 780 nm.
  • Several light sources 2 can be provided, forming a composite light source 2 of which each light source 2 emits light having its own characteristics, for example in wavelength and/or polarization.
  • a first light source 2a can emit in a first wavelength, for example in green, while the second light source 2b can emit in a second wavelength, for example in red or infrared.
  • the light intensity sensor 10 can be a point photodetector, and is for example a photodiode.
  • the light intensity signal is then directly linked to the light intensity of the light radiation 16 received by the light intensity sensor 10, the origin of which is the light beam 8 emitted by the light source 2.
  • the intensity sensor light 10 can be an image sensor, and the light intensity signal is a two-dimensional image of the acquisition field 12.
  • the light source 2 emits light in a lighting field 4 along an optical lighting axis 6, while the light intensity sensor 10 captures the light radiation 16 in an acquisition field 12 along an optical axis of capture 14.
  • the optical lighting axis 6 and the optical capture axis 14 are close, forming an angle less than 20°, and preferably less than 10°, and even more preferably less than 5°. To do this, the light source 2 and the light intensity sensor 10 are close to each other, and preferably placed in the same housing corresponding to the optical system 30.
  • the optical lighting axis 6 and the optical capture axis 14 are coaxial and coincide at the output of the optical system 30.
  • the light beam 8 and the returned light radiation 16 captured by the light intensity sensor 10 can share the same portion of optical path, and in particular pass through the same optical component of the optical system 30, such as for example the same optical objective.
  • the optical system 30 may comprise at least one reflecting member 32 such as a mirror, a semi-reflecting mirror, or any other optical component making it possible to combine and/or separate optical paths, on which the beam is incident.
  • a reflecting member 32 is arranged on an optical path of the light beam 8 emitted by the light source 2 and on an optical path of the light radiation 16 returned from the position of the space cultivated and received by the light intensity sensor 10.
  • the optical system 30 is configured to move the optical lighting axis 6 and the optical capture axis 14, and therefore the lighting field 4 and the capture field.
  • the movement can be carried out by a movement of the optical system 30, for example a rotation of the optical system 30.
  • a reflecting body 34 such that a mirror placed on an optical path of the light beam 8 emitted by the light source 2 and/or on an optical path of the light radiation 16 returned is mobile, and by a change in its inclination moves the optical lighting axis 6 and the optical capture axis 14. It is then possible to scan the positions of the cultivated space.
  • a measurement position is not necessarily specific, and may have a certain spatial extent.
  • a measurement position can be as restricted as the area covered by a pixel of an image sensor, or even by adjacent pixels, but can also correspond to a plant, or even to the entire acquisition field.
  • the method comprises an acquisition step implemented at a plurality of acquisition times, preferably for several positions of the cultivated space.
  • the observation period covers an observation period compatible with the duration of the leaf wetting phenomenon measured, and with intervals between the acquisition times making it possible to precisely capture the evolution of said phenomenon.
  • the acquisition times thus cover an observation period of at least 4 hours with intervals between acquisition times less than 1 hour.
  • the acquisition times are separated by intervals of less than 40 minutes, and more preferably by intervals of less than 20 minutes.
  • the intervals between the acquisition moments for the same targeted position of the cultivated space are greater than one minute. For example, if a two-dimensional image of the entire acquisition field 12 is acquired at each acquisition instant, this acquisition is repeated at each mentioned interval.
  • the interval between acquisition times is a compromise between the advantage of detecting leaf wetting with good temporal resolution, and the uselessness of multiplying the acquisition times too much at the cost of material requirements and large quantities. of data requiring excessive processing time.
  • the acquisition times can be regularly distributed over the observation period, or can have a temporal density varying with the probabilities that the leaves 22 are wet.
  • the moments of acquisition can be more numerous when conditions are favorable for the appearance of dew, namely, a little before and after sunset and sunrise and during the night for dew, and during a rain and after it to measure the wetting time due to the rain.
  • the observation duration is typically at least 4 hours, but is preferably greater than 6 hours, and preferably also greater than 10 hours. There are at least 4 acquisition times during the observation period, preferably at least 10 acquisition times, and more preferably at least 20 acquisition times.
  • This acquisition step includes two successive parts which may, however, overlap temporally.
  • the light source 2 emits a light beam 8 towards a position of the cultivated space in its lighting field 4.
  • Several light sources 2 can be used, preferably with optical axes of lighting 6 coaxialized, for example with semi-reflective blades 3.
  • the figure 2 shows an example of use of two light sources 2a, 2b forming a composite light source 2: a first light source 2a emits a first light beam 8 with first characteristics (wavelength, polarization), a second light source 2b emits a second light beam 8 with second characteristics (wavelength, polarization), and the first light beam 8 and the second light beam 8 are combined by a semi-reflecting mirror 3, then giving a composite light beam 8 intended for the position of the cultivated space.
  • a first light source 2a emits a first light beam 8 with first characteristics (wavelength, polarization)
  • a second light source 2b emits a second light beam 8 with second characteristics (wavelength, polarization)
  • the first light beam 8 and the second light beam 8 are combined by a semi-reflecting mirror 3, then giving a composite light beam 8 intended for the position of the cultivated space.
  • the light beam 8 exits the optical system 30 and illuminates a position of the cultivated space, where there are leaves 22 of plants.
  • the sheets 22 may or may not have water on their surface.
  • water forms more or less spherical drops 24 on them.
  • the drops 24 and their support 22 behave like a reflecting device (reflector or retroreflector) which returns the incident light in the same direction of incidence, that is to say towards the light source 2, whatever the angle. incidence of light rays with these drops 24. This is the effect known as "heiligenschein”. When plants have hydrophilic leaves, this heiligenschein effect generally does not appear.
  • the water on the surface of the leaves 22 tends to form a film 26 which diffuses the light, and therefore causes a reduction in the light intensity returned to the source, as in the example of the Figure 3 .
  • part of the light beam 8 is returned to the light source 2 by the optical path taken by said light beam 8, and is therefore returned to the sensor light intensity 10.
  • the intensity of the light radiation 16 returned to the light intensity sensor 10 therefore depends on leaf humidification.
  • the light intensity sensor 10 receives (step S02) the light radiation 16 returned from the position of the cultivated space, and determines a light intensity signal from it.
  • the light intensity signal depends on the quantity of light from the light beam 8 returned from the position of the cultivated space, and therefore depends on the presence or absence of water on the leaves 22.
  • the light intensity recorded by the light intensity sensor accounts for the light intensity of the returned radiation 16 in at least one wavelength located in a range between 300 nm and 1350 nm, preferably between 300 nm and 1300 nm, and preferably between 800 nm and 1200 nm so as not to disturb wildlife, or between 380 nm and 780 nm in order to use the visible spectrum.
  • the light intensity sensor 10 directly receives the returned light radiation 16.
  • the returned light radiation 16 goes up the same optical path as the lighting light beam 8, and in particular is reflected by a reflecting member 34, then is deflected from the optical path of the lighting light beam 8 by a semi-mirror type separator -reflective 32 to reach the light intensity sensor 10.
  • a separator 36 separates the light radiation 16 returned as a function of the polarization or the wavelength constituting the light radiation 16 returned: a first polarization or color is directed towards a first light intensity sensor 10a, and a second polarization or color is directed towards a second light intensity sensor 10b.
  • a dichroic filter or a dichroic mirror can be used to separate wavelengths of the returned light radiation 16. Since the depolarization angle depends on the wavelength, it is advantageous to separate according to polarization, then according to color, or vice versa.
  • the polarization of light can also be used to distinguish between the light radiation returned by water illuminated by the light beam 8, and another source returning the light beam 8, for example a dry area of a leaf.
  • the light beam 8 emitted by the light source 2 is polarized (elliptical, circular or linear polarization), which is particularly the case for a laser, the light emitted will tend to be depolarized by its reflection on the water present on the surface of a plant.
  • a polarizer filter having an inverse or complementary polarization (eg perpendicular) to that of the light emitted by the light source 2. Additional filtration allowing the wavelength band of the light source to pass when this is restricted, for example less than 50 nm, and preferably less at 20 nm, makes it possible to even better identify the only light radiation returned by water illuminated by the light beam 8.
  • some (preferably all) of the acquisition steps may include a prior step of acquiring an ambient light intensity signal in the absence of the emission of a light beam 8.
  • This ambient light intensity signal can be subtracted from the light intensity signal subsequently acquired, in order to subtract the radiation not coming from the emission of the light beam 8.
  • the optical system 30 can move (step S04) the optical lighting axis 6 and the the optical capture axis 14 towards another position of the cultivated space, and a new acquisition step is implemented for this other position of the cultivated space. It is thus possible to scan a whole set of positions spatially distributed in the cultivated space.
  • the distance at which it is possible to effectively aim at a position in the cultivated space depends mainly on the attenuation of the lighting light beam 8 and the sensitivity of the light intensity sensor 10.
  • the targeted positions are extend to a distance of at least 5 m from the optical system 30, and preferably at least 10 m from the optical system 30, and more preferably at least 20 m.
  • the sensibility of the light intensity sensor 10 will allow the measurement distance to be increased further.
  • the angular extension of the targeted positions around the optical system 30 depends on the ability to move the lighting fields and the acquisition fields, and can even reach 360° in the event of rotation of the optical system 30, although a range angular of the order of 40 to 180° is more common for scanning by mobile mirror, for example at the edge of a field.
  • the acquisition step is repeated for each position of the cultivated space targeted for several acquisition moments covering the observation duration.
  • a sequence of light intensity signals of different acquisition times For each light intensity signal of the plurality of light intensity signals of different acquisition times, a light intensity value is determined (step S05) from the light intensity signal, this intensity value light being representative of the light intensity of the light radiation 16 returned from the position of the cultivated space. If the light intensity sensor 10 is punctual, such as for example a photodiode, the light intensity signal is directly a light intensity value.
  • the light intensity signal can comprise several values representative of the light intensity, such as for example several values of gray levels, for the same position of the cultivated space.
  • a light intensity value is derived for each position of the cultivated space considered. These may involve statistical calculations, for example of an average or a median, possibly local, or even simply an association between a value of the light intensity signal and a position.
  • the gray level of one or more pixels can be associated with a corresponding position in the cultivated space.
  • the image comprises a two-dimensional set of pixels each associated with a gray level.
  • a light intensity value is then preferably an average gray level value of all or part of the pixels.
  • indexing this movement makes it possible to associate each light intensity value with a position of the cultivated space.
  • the light intensity sensor 10 is an image sensor, and the light intensity signal is a two-dimensional image of the acquisition field 12, which associates each of a plurality of positions in the cultivated space, a respective light intensity value, typically a gray level.
  • the detection system In order to improve the localization of the targeted position, it is possible to equip the detection system with a distance sensor 9, for example of the Lidar type, and to acquire, at each instant of acquisition, an associated distance measurement at the target position, as in the example of the figure 2 Or 4 .
  • This distance measurement then makes it possible to locate the targeted position more precisely in relation to the detection system, and thus to more precisely assign a light intensity value to a position.
  • the role of the distance sensor 9 can also be played by the light source 2 when it includes a number of lasers, using the "time of flight" of the light radiation 16 returned after the emission of the light beam 8 by the light source 2.
  • the separation of the light radiation 16 returned as a function of wavelengths or polarization makes it possible to have several signals, light intensity and depolarization, for the same targeted position. It is then possible to better highlight the interaction between the light beam 8 and the water possibly present on the leaves 22.
  • the sheets 22 absorb wavelengths which depend on their structure and their composition. For example, they absorb red and blue for photosynthesis, but reflect green, hence their color, and also reflect near infrared.
  • the presence of water on the surface of the sheet 22 can modify the relative fraction of each wavelength reflected by the sheet, but can also provide information on whether it is a sheet 22 or a other surface, such as soil or a stem. This thus makes it possible to provide contextual information on the type of surface struck by the incident beam, and therefore to conclude that a reduction in the intensity of the reflected signal comes from the fact that it is earth rather than a sheet, and therefore eliminate the measurement so that it does not bias the measurements on sheets 22.
  • the interpretation of these different factors can partly involve the use of machine/statistical learning techniques. ), on the basis of measurements made on different known situations and which are used for possible supervised learning.
  • the detection system 1 comprises a data processing unit 20 configured to receive the light intensity signal and determine a leaf humidification state at the targeted position from the light intensity signal.
  • the data processing unit 20 comprises at least one processor and a memory, and communication interfaces making it possible to receive the data and to communicate or interact with a user.
  • the data processing unit 20 can also be used to control the optical system 30, causing the emission of the light beam 8 and the acquisition of the light intensity signal, or controlling the movement of the lighting field 4 and the field of acquisition 12.
  • the determination of leaf humidification can in particular use a reference value, which typically corresponds to the light intensity which would be returned by dry leaves 22 at the targeted position of the cultivated space when they are illuminated by the beam luminous 8.
  • This reference value can be entered a priori, or can preferably be obtained or updated in situ, for example by carrying out a calibration measurement when it is known that the sheets 22 are dry. These calibration measurements can be repeated at regular intervals (one to 3 times per week when the leaves 22 are dry) to avoid drift and take into account plant growth which therefore modifies the leaf surface analyzed and the surface of bare soil.
  • the device with a plurality of wavelengths can in fact measure the evolution of the leaf surface over time thanks for example to the calculation of the vegetation index by normalized difference (better known by the English acronym NDVI for " normalized difference vegetation index”) depending on the choice of wavelengths.
  • the light intensity value can vary depending on the nature of the surface but also depending on the distance between the targeted position and the optical system 30, because the power of the light beam 8 reaching the targeted position, and the light radiation 16 returned, decreases with distance because of divergence or dispersion.
  • a distance sensor 9 such as a LIDAR makes it possible, thanks to the precise measurement of the distance between the targeted position and the optical system 30, to compensate for these distance effects, for example by modulating the exposure time of the light intensity sensor 10 for a position, or by applying a corrective factor to the values recorded or to the reference values with which they are compared.
  • the hydrophobic leaves 22 are considered wet when the light intensity value is greater than the reference value, due to the Heiligenschein effect mentioned previously.
  • the reflected light intensity is a monotonically increasing function of the humidification rate.
  • the light intensity value is considered higher if it exceeds 115%, and preferably 130% of the reference value. Otherwise the hydrophobic sheets 22 are considered dry. Indeed, in the absence of drops 24 of water on the leaves 22, the light from the light beam 8 is poorly reflected because it is absorbed by the leaves 22. It should be noted that the light intensity increases with the density of drops 24 on the sheets 22 up to a plateau value, and the light intensity value therefore makes it possible not only to determine the presence of water on the sheets 22, but also to quantify this presence of water.
  • hydrophilic leaves 22 reflect a light intensity which is a non-monotonic function of the humidification rate and therefore their humidification rate can be estimated by comparing the evolution of the light intensity with a reference trajectory or curve, for example measured during a calibration phase.
  • a reference trajectory or curve for example measured during a calibration phase.
  • hydrophilic sheets 22 can be considered wet at this position when the light intensity value is lower than the reference value.
  • the light intensity value is considered lower if it is less than 90%, and preferably 80% of the reference value, and even more preferably less than 70% of the reference value.
  • the Häenschein effect can however appear for low degrees of leaf humidification even for hydrophilic leaves.
  • hydrophilic sheets 22 can be considered wet at this position when the light intensity value is greater than the reference value.
  • the light intensity value is considered higher if it exceeds 115%, and preferably 130% of the reference value. If the light intensity value is close to the reference value, and cannot be considered sufficiently lower or sufficiently higher than the reference value which corresponds to a dry sheet, the hydrophilic sheets 22 are considered dry.
  • the use of a reference curve makes it possible to take into account this temporal evolution of the reference value used to estimate the state of humidification of the leaves 22.
  • hydrophilic or hydrophobic nature of a plant leaf can be determined by means of the sphericity of the water drops on the surface of that leaf, and this sphericity is defined by the contact angle of the drop with the leaf.
  • This contact angle theoretically varies from 0° for hydrophilic surfaces up to 180° for hydrophobic surfaces.
  • a surface is considered hydrophilic or hydrophobic when their contact angle is respectively less than or greater than 90°. This angle depends on the surface free energy and surface tension of the liquid.
  • hydrophobic surfaces often contain hairs or a layer of wax on their surface.
  • Brassica Napus rapeseed leaves have a surface wax that makes their surfaces hydrophobic, with a contact angle of approximately 110°-116°.
  • Vitis Vinifera grape leaves are hydrophilic, with a contact angle of approximately 62° ⁇ 14°.
  • the more hydrophobic a surface is e.g. the greater the contact angle
  • the maximum backscattering is reached for an angle of incidence of approximately 60° relative to the surface of the sheet.
  • the surface behind the drop will be at its focal point.
  • this value can be lower considering the thickness of the surface (e.g. the focal point is inside the surface) or a drop raised relative to the surface (presence of a transparent wax or hairs) , and can for example go down to 54°.
  • the light intensity values recorded when the leaves 22 are dry can be used to update the reference value. For example, an average value can be derived from the light intensity values closest to the previous reference value to give a new reference value. Updating the reference value makes it possible to take into account changes in the cultivated area, and in particular plant growth.
  • Leaf humidification can be determined by one or more comparisons resulting in an estimate of the leaf humidification state for the position targeted at the time of acquisition.
  • the estimate is a classification.
  • Several reference values can be used, each corresponding to a degree of humidification, the classification making it possible to obtain the leaf humidification then being done according to the closest reference value. An important reference value nevertheless remains the light intensity value corresponding to the absence of water on the leaves 22.
  • a neural network for example a multilayer perceptron, previously trained to classify the degree of leaf humidification as a function of the light intensity value, a reference value being there a value used during the neural network training.
  • the determination of the state of leaf humidification for a plurality of targeted positions can also be used globally for a portion of the cultivated space in which these targeted positions are distributed.
  • By classifying each targeted position according to humidification states it is possible to implement a frequency analysis of these humidification states, in order to determine an overall humidification state, by comparing to a frequency of references the frequency of occurrence of light intensity values corresponding to the presence of drops.
  • the frequency can be spatial, but can also be temporal, in particular when the acquisition and scanning of the targeted positions is carried out continuously.
  • a reflecting member on which the illumination beam 8, in particular laser, is incident can move the lighting field to scan a portion of the cultivated space, for example the acquisition field.
  • the reflecting member moves the optical lighting axis 6 and the optical capture axis 14 during an acquisition period. It can however be considered that this acquisition duration brings together acquisition times each corresponding to the position targeted at this acquisition time.
  • the light intensity sensor 10 for example a photodiode, determines a light intensity signal varying temporally as a function of the movement of the lighting field depending on the presence or absence of water at the scanned positions. By analyzing the frequency of the light intensity values of the light signal corresponding to the presence of water, it is possible to deduce an estimate of the humidification.
  • step S06 leaf humidification

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Abstract

Un procédé de détermination d'une évolution d'humectation foliaire de plantes d'un espace cultivé, comprenant les étapes suivantes :
a) à chacun d'une pluralité d'instants d'acquisition :
al) émission (S01) d'un faisceau lumineux (8) par la source lumineuse (2) vers une position de l'espace cultivé dans son champ d'éclairage (4),
a2) réception (S02) par le capteur d'intensité lumineuse (10) d'un rayonnement lumineux (16) renvoyé depuis la position de l'espace cultivé, et détermination d'un signal d'intensité lumineuse (S03) à partir du rayonnement lumineux (16) renvoyé,

b) pour chaque signal d'intensité lumineuse d'une pluralité de signaux d'intensité lumineuse d'instants d'acquisition différents pour une même position de l'espace cultivé, détermination d'une valeur d'intensité lumineuse (S05) pour la position de l'espace cultivé à partir du signal d'intensité lumineuse,
c) détermination d'une évolution d'humectation foliaire (S06) pour la position de l'espace cultivé au cours de la durée d'observation à partir de valeurs d'intensité lumineuse pour la position de l'espace cultivé.

Description

    Domaine technique
  • L'invention appartient au domaine de la culture de plantes, et plus précisément concerne un procédé détermination d'une évolution d'humectation foliaire, c'est-à-dire de l'apparition et la disparition d'eau sur la surface de feuilles de plantes cultivées.
    • Arrière-plan technologique
  • La présence ou l'absence d'eau à la surface des feuilles de plantes cultivées peut entraîner des modifications importantes pour une plante. En particulier, la présence prolongée d'eau sur la surface des feuilles peut, lorsque d'autres conditions telles que la température sont favorables, entraîner l'apparition de maladies notamment le développement de champignons parasites. La présence d'eau sur les feuilles pendant une durée suffisante est en effet le principal facteur permettant aux spores des maladies fongiques (mildiou, rouille oïdium, cercosporiose...) de germer sur les feuilles des plantes hôtes (vigne, rosier, blé, betterave...) pour les contaminer.
  • La présence d'eau sur les feuilles peut notamment être causée par la pluie, la rosée, ou bien encore certaines pratiques d'irrigation. Lorsque certaines conditions météorologiques sont favorables à l'apparition de maladies fongiques, des traitement phytosanitaires sont parfois entrepris à titre préventif, alors même que ces traitements pouvaient ne pas être nécessaires car la durée de la présence d'eau sur les feuilles était trop courte pour permettre une contamination par le champignon. L'impossibilité de mesurer précisément la durée d'humectation des plantes introduit une incertitude sur la probabilité de contamination, et pour se prémunir d'une contamination fongique, les exploitants appliquent trop régulièrement des traitements préventifs, alors que la connaissance précise de la durée d'humectation pourrait permettre de déclencher des traitement curatifs uniquement lorsque cela est nécessaire.
  • Les coûts et l'impact écologique entraînés par les traitements phytosanitaires ont amené le besoin de mieux déterminer les conditions favorables à l'apparition des champignons parasites, au premier rang desquelles l'humectation foliaire. Certains procédés existants pour estimer la présence d'eau se basent sur des données globales peu précises. Par exemple des données météorologiques mesurent l'humidité relative, la température, la pression atmosphérique... et en se basant sur des modèles physicochimiques, estiment le point de rosée, qui est la température sous laquelle de la rosée se dépose naturellement par effet de saturation. L'humectation foliaire est alors déterminée pour le seul cas de la rosée. Toutefois, il s'agit souvent d'une estimation peu précise, ou qui requiert alors de nombreuses mesures locales.
  • Afin d'en améliorer la précision, il a été proposé d'utiliser des feuilles artificielles qui émettent un signal vaguement proportionnel à la quantité d'eau qui les mouille, par exemple sur la base de l'impédance de leur surface. Il s'agit toutefois d'une estimation peu fiable, et surtout très localisée, ne prenant pas en compte des variations spatiales comme une pente de terrain, ou la présence d'une haie.
  • En outre, l'humectation foliaire peut dépendre d'autres facteurs que la rosée, et par exemple la survenue ou non de précipitation, ou bien encore le séchage des feuilles, qui est difficilement modulable car dépendant de caractéristiques très locales telles que l'exposition au vent ou l'ensoleillement. Ainsi, le simple fait de savoir qu'il a plu ne permet pas de savoir combien de temps une feuille restera sèche. Or, c'est surtout la durée pendant laquelle l'eau est présente sur une feuille qui conditionne le risque de maladie fongique.
  • Enfin, l'hydrophobicité de la surface foliaire (ou d'un fruit atteint par une maladie fongique comme la pomme face à la tavelure), impact le temps de séchage et donc d'humectation. Un capteur de type feuille artificielle comme introduit plus haut, ne mesurera la présence d'eau qu'à sa surface, qui peut ne pas avoir la même hydrophobicité que celles des plantes, introduisant un biais par rapport à la situation réelle des feuilles.
  • Il existe donc un besoin pour un moyen de déterminer l'évolution de l'humectation foliaire de façon automatisée, sur des positions spatialement réparties dans un espace cultivé, avec une précision suffisante pour estimer au mieux les besoins d'intervention tels que l'application d'un traitement phytosanitaire.
    • Présentation de l'invention
  • L'invention vise donc à proposer un procédé de détermination d'une évolution d'humectation foliaire d'une pluralité de plantes d'un espace cultivé qui permette une détermination précise de l'humectation foliaire à distance d'un système de détection, et de manière répétée pendant un durée d'observation.
    À cet effet, l'invention propose un procédé de détermination d'une évolution d'humectation foliaire d'une pluralité de plantes d'un espace cultivé, en utilisant un système de détection comprenant :
    • une source lumineuse avec un champ d'éclairage selon un axe optique d'éclairage,
    • un capteur d'intensité lumineuse avec un champ d'acquisition selon un axe optique de capture, le capteur d'intensité lumineuse étant configuré pour recevoir un rayonnement lumineux et pour en déterminer un signal d'intensité lumineuse,
    • une unité de traitement de données configurée pour recevoir le signal d'intensité lumineuse et déterminer un état d'humectation foliaire,
    comprenant les étapes suivantes :
    1. a) à chacun d'une pluralité d'instants d'acquisition, lesdits instants d'acquisition couvrant une durée d'observation d'au moins 4h avec des intervalles entre les instants d'acquisition inférieurs à 1h :
      • a1) émission d'un faisceau lumineux par la source lumineuse vers une position de l'espace cultivé dans son champ d'éclairage,
      • a2) réception par le capteur d'intensité lumineuse d'un rayonnement lumineux renvoyé depuis la position de l'espace cultivé, et détermination d'un signal d'intensité lumineuse à partir du rayonnement lumineux renvoyé, le signal d'intensité lumineuse étant fonction de la quantité de lumière du faisceau lumineux renvoyé depuis la position de l'espace cultivé,
    2. b) pour chaque signal d'intensité lumineuse d'une pluralité de signaux d'intensité lumineuse d'instants d'acquisition différents pour une même position de l'espace cultivé, détermination d'une valeur d'intensité lumineuse pour la position de l'espace cultivé à partir du signal d'intensité lumineuse, la valeur d'intensité lumineuse étant représentative de l'intensité lumineuse du rayonnement lumineux renvoyé depuis la position de l'espace cultivé,
    3. c) détermination d'une évolution d'humectation foliaire pour la position de l'espace cultivé au cours de la durée d'observation à partir de valeurs d'intensité lumineuse à des instants d'acquisition pour la position de l'espace cultivé, en comparant lesdites valeurs d'intensité lumineuse à au moins une valeur de référence correspondant à l'intensité lumineuse qui serait renvoyée par des feuilles sèches à la position visée de l'espace cultivé lorsque lesdites feuilles sont illuminées par le faisceau lumineux, résultant en une estimation de l'état d'humectation foliaire pour la position visée à l'instant d'acquisition.
  • Pouvoir mesurer la présence d'eau et la durée pendant laquelle cette eau est présente sur les feuilles des plantes permet d'estimer les risques de germination des spores, donc de contamination, et donc d'appliquer une lutte adaptée contre les maladies fongiques
  • L'invention est avantageusement complétée par les différentes caractéristiques suivantes prises seules ou selon leurs différentes combinaisons possibles :
    • les plantes ont des feuilles hydrophobes, et des feuilles hydrophobes sont considérées mouillées lorsque la valeur d'intensité lumineuse est supérieure à une valeur de référence sinon les feuilles hydrophobes sont considérées comme sèches ;
    • les plantes ont des feuilles hydrophiles, et des feuilles hydrophiles et leur taux d'humectation est estimé en comparant l'évolution de l'intensité lumineuse avec une trajectoire ou courbe de référence mesurée lors d'une phase de calibration;
    • une répartition spatiale de l'humectation foliaire est déterminée, pour une pluralité de positions réparties dans l'espace cultivé;
    • la source lumineuse et le capteur d'intensité lumineuse font partie d'un système optique configuré pour déplacer le champ d'éclairage et le champ d'acquisition, et l'étape a) est répétée pour une pluralité de positions différentes de l'espace cultivé dans son champ d'éclairage, le champ d'éclairage et le champ d'acquisition étant déplacés pour chaque position différente de l'espace cultivé;
    • la source lumineuse et le capteur d'intensité lumineuse font partie d'un système optique comprenant au moins un organe réfléchissant sur un chemin optique du faisceau lumineux émis par la source lumineuse et sur un chemin optique du rayonnement lumineux renvoyé depuis la position de l'espace cultivé et reçu par le capteur d'intensité lumineuse;
    • l'organe réfléchissant est mobile et configuré pour déplacer l'axe optique d'éclairage et l'axe optique de capture pendant une durée d'acquisition ou entre deux instants d'acquisition;
    • le capteur d'intensité lumineuse est un capteur d'image, et le signal d'intensité lumineuse est une image bidimensionnelle du champ d'acquisition;
    • la source lumineuse est configurée pour émettre un faisceau lumineux polarisé, et le système de détection comprend un séparateur configuré pour séparer le rayonnement lumineux renvoyé en fonction de la polarisation, et dans lequel un premier signal d'intensité lumineuse est obtenu pour une première polarisation, et un second signal d'intensité lumineuse est obtenu pour une seconde polarisation;
    • la source lumineuse est configurée pour émettre un faisceau lumineux comprenant plusieurs longueurs d'onde distinctes, et le système de détection comprend un séparateur configuré pour séparer le rayonnement lumineux renvoyé en fonction des longueurs d'onde, et dans lequel un premier signal d'intensité lumineuse est obtenu pour une première plage de longueur d'onde, et un second signal d'intensité lumineuse est obtenu pour une seconde plage de longueur d'onde;
    • le système de détection comprend un capteur de distance configuré pour déterminer une distance entre ledit système et la position de l'espace cultivé.
    L'invention concerne également un système de détection d'humidité foliaire comprenant :
    • une source lumineuse avec un champ d'éclairage selon un axe optique d'éclairage,
    • un capteur d'intensité lumineuse avec un champ d'acquisition selon un axe optique de capture, le capteur d'intensité lumineuse étant configuré pour recevoir un rayonnement lumineux et pour en déterminer un signal d'intensité lumineuse,
    • une unité de traitement de données configurée pour recevoir le signal d'intensité lumineuse et déterminer un état d'humectation foliaire,
    le système étant configuré pour mettre en oeuvre le procédé selon l'invention. Présentation des figures
  • D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels :
    • la figure 1 est un diagramme montrant un exemple des étapes de mise en oeuvre d'un procédé selon un mode de réalisation possible de l'invention ;
    • la figure 2 montre un exemple de système de détection mettant en oeuvre l'invention selon un mode de réalisation possible, avec une source lumineuse composite,
    • la figure 3 montre un autre exemple de système de détection mettant en oeuvre l'invention selon un mode de réalisation possible, avec une combinaison des chemins optiques d'émission et de capture,
    • la figure 4 montre un autre exemple de système de détection mettant en oeuvre l'invention selon un mode de réalisation possible, avec un capteur d'intensité lumineuse séparant la lumière reçue selon une caractéristique de celle-ci.
  • Les modes de réalisation illustrés sont combinables entre eux.
    • Description détaillée
  • On entend par humectation foliaire l'indication et/ou la quantification de la présence d'eau sur une feuille. Par exemple, l'humectation foliaire peut correspondre aux états "sec" ou "mouillé" pour une feuille, l'état mouillé pouvant être raffiné par des degrés quantifiant la présence d'eau ou sa répartition (densité ou taille des gouttes par exemple).
  • En référence aux figures annexées, le procédé de détermination d'une évolution d'humectation foliaire d'une pluralité de plantes d'un espace cultivé utilise un système de détection 1 comprenant :
    • une source lumineuse 2 avec un champ d'éclairage 4 selon un axe optique d'éclairage 6, configurée pour émettre un faisceau lumineux 8
    • un capteur d'intensité lumineuse 10 avec un champ d'acquisition 12 selon un axe optique de capture 14, le capteur d'intensité lumineuse 10 étant configuré pour recevoir un rayonnement lumineux 16 et pour en déterminer un signal d'intensité lumineuse, et
    • une unité de traitement de données 20 configurée pour recevoir le signal d'intensité lumineuse et déterminer un état d'humectation foliaire.
  • La source lumineuse 2 et le capteur d'intensité lumineuse 10 font partie d'un système optique 30, et sont placés au plus près l'un de l'autre, typiquement à quelques centimètres voire moins. Le système optique 30 est placé à proximité des plantes cultivées afin que celles-ci se trouvent dans le champ d'éclairage 4 de la source lumineuse 2 et dans le champ d'acquisition 12 du capteur d'intensité lumineuse 10. Par exemple, le système optique 30 peut être placé dans un champ de culture ou en bordure de celui-ci.
  • De préférence, ce système optique 30 est surélevé par rapport aux feuilles 22 des plantes cultivées, et est typiquement monté sur un support tel qu'un mât, poteau ou trépied. Le placement en surélévation du système optique 30 permet d'accroître la portée du champ d'éclairage 4 et du champ d'acquisition 12, et ainsi d'y englober une surface plus importante de plantes cultivées. La surélévation permet également de présenter plus de surface supérieure des feuilles 22 au système optique 30, et donc dans le champ d'éclairage 4 et le champ d'acquisition 12. La surélévation est de préférence d'au moins 1 m par rapport à la surface du sol sous le système optique 30, et de préférence d'au moins 1,5 m, et de préférence d'au moins 2 m, au niveau de l'objectif par lequel est émis le faisceau lumineux 8 et/ou par lequel rentre le rayonnement lumineux 16 réfléchi par les plantes.
  • La source lumineuse 2 peut être une lampe, par exemple similaire à un flash photographique, configurée pour émettre une lumière intense pendant un court laps de temps. La source lumineuse 2 peut aussi être un laser.
  • La source lumineuse 2 peut être configurée pour émettre une lumière polarisée, par exemple avec une polarisation rectiligne, circulaire ou elliptique. La source lumineuse 2 peut être configurée pour émettre une lumière blanche, mais de préférence la source lumineuse 2 est configurée pour émettre une lumière monochromatique. Une longueur d'onde du faisceau lumineux 8 émis par la source lumineuse 2 est choisie pour interagir différemment avec les feuilles 22 en fonction de la présence d'eau sur celles-ci. De préférence, afin de ne pas créer de gêne pour la faune, le faisceau lumineux 8 est émis dans l'infra-rouge, avec des longueurs d'onde supérieures à 780 nm. Plusieurs sources lumineuses 2 peuvent être prévues, formant une source lumineuse 2 composite dont chaque source lumineuse 2 émet une lumière ayant des caractéristiques propres, par exemple en longueur d'onde et/ou polarisation. Lorsque plusieurs sources lumineuses 2 sont utilisées, celles-ci émettent de préférence dans des longueurs d'onde distinctes et différentes. Dans l'exemple de la figure 2, une première source lumineuse 2a peut émettre dans une première longueur d'onde, par exemple dans le vert, tandis que la seconde source lumineuse 2b peut émettre dans une seconde longueur d'onde, par exemple dans le rouge ou l'infrarouge.
  • Le capteur d'intensité lumineuse 10 peut être un photodétecteur ponctuel, et est par exemple une photodiode. Le signal d'intensité lumineuse est alors directement lié à l'intensité lumineuse du rayonnement lumineux 16 reçu par le capteur d'intensité lumineuse 10, dont l'origine est le faisceau lumineux 8 émis par la source lumineuse 2. Le capteur d'intensité lumineuse 10 peut être un capteur d'image, et le signal d'intensité lumineuse est une image bidimensionnelle du champ d'acquisition 12.
  • La source lumineuse 2 émet de la lumière dans un champ d'éclairage 4 selon un axe optique d'éclairage 6, tandis que le capteur d'intensité lumineuse 10 capture le rayonnement lumineux 16 dans un champ d'acquisition 12 selon un axe optique de capture 14. L'axe optique d'éclairage 6 et l'axe optique de capture 14 sont proches, formant un angle inférieur à 20°, et de préférence inférieur à 10°, et de préférence encore inférieur à 5°. Pour ce faire, la source lumineuse 2 et le capteur d'intensité lumineuse 10 sont proches l'un de l'autre, et de préférence placé dans un même boîtier correspondant au système optique 30.
  • Idéalement, l'axe optique d'éclairage 6 et l'axe optique de capture 14 sont coaxiaux et confondus en sortie du système optique 30. Notamment, le faisceau lumineux 8 et le rayonnement lumineux 16 renvoyé capté par le capteur d'intensité lumineuse 10 peuvent partager une même portion de chemin optique, et notamment passer par un même composant optique du système optique 30, comme par exemple un même objectif optique.
  • Pour ce faire, le système optique 30 peut comprendre au moins un organe réfléchissant 32 tel qu'un miroir, un miroir semi-réfléchissant, ou tout autre composant optique permettant de combiner et/ou séparer des chemins optiques, sur lequel sont incidents le faisceau lumineux 8 et le rayonnement lumineux 16 renvoyé à destination du capteur d'intensité lumineuse 10, comme dans l'exemple de la figure 3. Un tel organe réfléchissant 32 est disposé sur un chemin optique du faisceau lumineux 8 émis par la source lumineuse 2 et sur un chemin optique du rayonnement lumineux 16 renvoyé depuis la position de l'espace cultivé et reçu par le capteur d'intensité lumineuse 10.
  • Le système optique 30 est configuré pour déplacer l'axe optique d'éclairage 6 et l'axe optique de capture 14, et donc le champ d'éclairage 4 et le champ de capture. Le déplacement peut être effectué par un mouvement du système optique 30, par exemple une rotation du système optique 30. Par exemple, comme illustré sur la Figure 3, un organe réfléchissant 34 tel qu'un miroir disposé sur un chemin optique du faisceau lumineux 8 émis par la source lumineuse 2 et/ou sur un chemin optique du rayonnement lumineux 16 renvoyé est mobile, et par un changement de son inclinaison déplace l'axe optique d'éclairage 6 et l'axe optique de capture 14. Il est alors possible d'effectuer un balayage des positions de l'espace cultivé.
  • Une position de mesure n'est pas nécessairement ponctuelle, et peut présenter une certaine étendue spatiale. Une position de mesure peut être aussi restreinte que la zone couverte par un pixel d'un capteur d'image, voire par les pixels adjacents, mais peut aussi correspondre à une plante, ou même à à tout le champ d'acquisition.
  • Le procédé comprend une étape d'acquisition mise en oeuvre à une pluralité d'instants d'acquisition, de préférence pour plusieurs positions de l'espace cultivé. La durée d'observation couvre une durée d'observation compatible avec la durée du phénomène d'humectation foliaire mesuré, et avec des intervalles entre les instants d'acquisition permettant de capturer précisément l'évolution dudit phénomène. Les instants d'acquisition couvrent ainsi une durée d'observation d'au moins 4h avec des intervalles entre les instants d'acquisition inférieurs à 1h. De préférence, les instants d'acquisition sont séparés par des intervalles inférieurs à 40 minutes, et de préférence encore par des intervalles inférieurs à 20 minutes. De préférence, les intervalles entre les instants d'acquisition pour une même position visée de l'espace cultivée sont supérieurs à une minute. Par exemple, si une image bidimensionnelle de l'ensemble du champ d'acquisition 12 est acquis à chaque instant d'acquisition, cette acquisition est répétée à chaque intervalle mentionné. Si l'acquisition implique un balayage du champ d'acquisition position par position dans l'espace cultivé, alors l'ensemble des positions visées est parcouru pendant cet intervalle. L'intervalle entre les instants d'acquisition est un compromis entre l'avantage de détecter l'humectation foliaire avec une bonne résolution temporelle, et l'inutilité de trop multiplier les instants d'acquisition au prix d'exigences matérielles et de grandes quantités de données nécessitant des temps de traitements trop importants.
  • Les instants d'acquisition peuvent être régulièrement répartis sur la durée d'observation, ou peuvent avoir une densité temporelle variant avec les probabilités que les feuilles 22 soient mouillées. Par exemple, les instants d'acquisition peuvent être plus nombreux lorsque les conditions sont favorables à l'apparition de la rosée, à savoir, un peu avant et après le coucher et lever du soleil et pendant la nuit pour la rosée, et lors d'une pluie et après celle-ci pour mesurer le temps d'humectation dû à la pluie. La durée d'observation est typiquement d'au moins 4h, mais est de préférence supérieure à 6h, et de préférence également supérieure à 10h. Il y a au moins 4 instants d'acquisition pendant la durée d'observation, de préférence au moins 10 instants d'acquisition, et de préférence encore au moins 20 instants d'acquisitions.
  • Cette étape d'acquisition comprend deux parties successives pouvant cependant se chevaucher temporellement. Dans une première partie (étape S01), la source lumineuse 2 émet un faisceau lumineux 8 vers une position de l'espace cultivé dans son champ d'éclairage 4. Plusieurs sources lumineuses 2 peuvent être utilisées, de préférence avec des axes optiques d'éclairage 6 coaxialisés, par exemple avec des lames semi-réfléchissantes 3. La figure 2 montre un exemple d'utilisation de deux sources lumineuses 2a, 2b formant une source lumineuse 2 composite : une première source lumineuse 2a émet un premier faisceau lumineux 8 avec des premières caractéristiques (longueur d'onde, polarisation), une seconde source lumineuse 2b émet un second faisceau lumineux 8 avec des secondes caractéristiques (longueur d'onde, polarisation), et le premier faisceau lumineux 8 et le second faisceau lumineux 8 sont combinés par un miroir semi-réfléchissant 3, donnant alors un faisceau lumineux 8 composite à destination de la position de l'espace cultivé.
  • Après une éventuelle réflexion sur un organe réfléchissant 34 du système optique 30, le faisceau lumineux 8 sort du système optique 30 et éclaire une position de l'espace cultivé, où se trouvent des feuilles 22 de plantes. Les feuilles 22 peuvent avoir ou non de l'eau sur leur surface. Lorsque les plantes ont des feuilles 22 hydrophobes, l'eau forme des gouttes 24 plus ou moins sphériques sur celles-ci. Les gouttes 24 et leur support 22 se comportent comme un dispositif réfléchissant (catadioptre ou rétroréflecteur) qui renvoie la lumière incidente dans la même direction d'incidence, c'est-à-dire vers la source lumineuse 2, quel que soit l'angle d'incidence des rayons lumineux avec ces gouttes 24. Il s'agit de l'effet connu sous le nom de "heiligenschein". Lorsque les plantes ont des feuilles 22 hydrophiles, cet effet heiligenschein n'apparaît généralement pas. Au contraire, l'eau à la surface des feuilles 22 tend à former un film 26 qui diffuse la lumière, et cause donc une réduction de l'intensité lumineuse renvoyée vers la source, comme dans l'exemple de la figure 3. Toutefois, il est possible qu'à un faible degré d'humectation foliaire, des gouttes apparaissent même à la surface de feuilles 22 hydrophiles créant un effet heiligenschein court dans le temps si la rosée continue de se former. Donc le comportement de l'intensité lumineuse réfléchie par des feuilles hydrophiles lors de la formation de la rosée est composé premièrement d'une augmentation de la réflexion lumineuse (comme sur les feuilles hydrophobes), puis une transition vers une baisse de la réflexion pour finir par une intensité inférieure à une intensité lumineuse réfléchie par une feuille sèche. Le suivi de l'intensité réfléchie dans le temps est donc important pour estimer l'état d'humectation de la feuille.
  • Ainsi, une partie du faisceau lumineux 8 est renvoyée vers la source lumineuse 2 par le chemin optique emprunté par ledit faisceau lumineux 8, et est donc renvoyée vers le capteur d'intensité lumineuse 10. L'intensité du rayonnement lumineux 16 renvoyé au capteur d'intensité lumineuse 10 dépend donc de l'humectation foliaire.
  • Le capteur d'intensité lumineuse 10 reçoit (étape S02) le rayonnement lumineux 16 renvoyé depuis la position de l'espace cultivé, et détermine un signal d'intensité lumineuse à partir de celui-ci. Le signal d'intensité lumineuse est fonction de la quantité de lumière du faisceau lumineux 8 renvoyé depuis la position de l'espace cultivé, et donc dépend de la présence ou non d'eau sur les feuilles 22.
  • De préférence, l'intensité lumineuse relevée par le capteur d'intensité lumineuse rend compte de l'intensité lumineuse du rayonnement renvoyé 16 dans au moins une longueur d'onde située dans une plage entre 300 nm et 1350 nm, de préférence entre 300 nm et 1300 nm, et de préférence encore entre 800 nm et 1200 nm pour ne pas déranger la faune, ou entre 380 nm et 780 nm afin d'utiliser le spectre visible.
  • Dans l'exemple de la figure 2, le capteur d'intensité lumineuse 10 reçoit directement le rayonnement lumineux 16 renvoyé. Dans l'exemple de la figure 3, le rayonnement lumineux 16 renvoyé remonte le même chemin optique que le faisceau lumineux 8 d'éclairage, et notamment est réfléchi par un organe réfléchissant 34, puis est dévié du chemin optique du faisceau lumineux 8 d'éclairage par un séparateur de type miroir semi-réfléchissant 32 pour atteindre le capteur d'intensité lumineuse 10. Dans l'exemple de la figure 4, un séparateur 36 sépare le rayonnement lumineux 16 renvoyé en fonction de la polarisation ou de la longueur d'onde constituant le rayonnement lumineux 16 renvoyé : une première polarisation ou couleur est dirigée vers un premier capteur d'intensité lumineuse 10a, et une seconde polarisation ou couleur est dirigée vers un second capteur d'intensité lumineuse 10b. Il est ainsi possible d'acquérir un signal d'intensité lumineuse distinct pour chaque polarisation considérée et/ou pour chaque longueur d'onde considéré. Par exemple, un filtre dichroïque ou un miroir dichroïque peut être utilisé pour séparer des longueurs d'onde du rayonnement lumineux 16 renvoyé. Dans la mesure où l'angle de dépolarisation dépend de la longueur d'onde, il est avantageux de séparer en fonction de la polarisation, puis en fonction de la couleur, ou inversement.
  • La polarisation de la lumière peut également être utilisée pour distinguer entre le rayonnement lumineux renvoyé par de l'eau illuminée par le faisceau lumineux 8, et une autre source de renvoi du faisceau lumineux 8, par exemple une zone sèche de feuille. Lorsque le faisceau lumineux 8 émis par la source lumineuse 2 est polarisé (polarisation elliptique, circulaire ou linéaire), ce qui est notamment le cas pour un laser, la lumière émise aura tendance à être dépolarisée par sa réflexion sur l'eau présente à la surface d'une plante. Ainsi, en identifiant parmi les rayonnements lumineux réfléchis l'intensité lumineuse dont le plan de polarisation aura tourné par rapport au plan d'émission d'une source lumineuse telle qu'un laser, par exemple au moyen d'un filtre polariseur en amont du capteur d'intensité lumineuse 10, il est possible de mieux mettre en évidence le seul rayonnement lumineux renvoyé par de l'eau illuminée par le faisceau lumineux 8. Par exemple, il est possible d'utiliser un filtre polariseur ayant une polarisation inverse ou complémentaire (e.g. perpendiculaire) à celle de la lumière émise par la source lumineuse 2. Une filtration supplémentaire laissant passer la bande de longueur d'onde de la source lumineuse lorsque celle-ci est restreinte, par exemple inférieure à 50 nm, et de préférence inférieure à 20 nm, permet de mieux encore identifier le seul rayonnement lumineux renvoyé par de l'eau illuminée par le faisceau lumineux 8.
  • Il est possible de prévoir d'effectuer cette étape d'acquisition plusieurs fois de manière rapprochée, par exemple dans un intervalle inférieur à 10 secondes, pour une même position visée, afin de disposer de plusieurs signaux d'intensité lumineuse intermédiaire qui sont ensuite combinés ensemble (par exemple en faisant la moyenne) pour donner un signal d'intensité lumineuse pour la position visée pour un instant d'acquisition. Cette approche permet de compenser certains bruits, notamment lorsque l'intensité du rayonnement lumineux 16 renvoyé est faible.
  • Afin de compenser le bruit ambiant, notamment lorsque l'acquisition est faite en journée, certaines (de préférence toutes) les étapes d'acquisition peuvent comprendre une étape préalable d'acquisition d'un signal d'intensité lumineuse ambiante en l'absence de l'émission d'un faisceau lumineux 8. Ce signal d'intensité lumineuse ambiante peut être soustrait au signal d'intensité lumineuse acquis ensuite, afin de soustraire les rayonnements ne provenant pas de l'émission du faisceau lumineux 8.
  • Une fois cette étape d'acquisition effectuée, et donc une fois obtenu un signal d'intensité lumineuse pour la position de l'espace cultivé visée, le système optique 30 peut déplacer (étape S04) l'axe optique d'éclairage 6 et l'axe optique de capture 14 vers une autre position de l'espace cultivé, et une nouvelle étape d'acquisition est mise en oeuvre pour cette autre position de l'espace cultivé. Il est ainsi possible de balayer tout un ensemble de positions spatialement réparties dans l'espace cultivé. La distance à laquelle il est possible de viser de manière efficace une position de l'espace cultivé dépend principalement de l'atténuation du faisceau lumineux 8 d'éclairage et de la sensibilité du capteur d'intensité lumineuse 10. Typiquement, les positions visées s'étendent jusqu'à une distance d'au moins 5 m du système optique 30, et de préférence d'au moins 10 m du système optique 30, et de préférence encore d'au moins 20 m. La sensibilité du capteur d'intensité lumineuse 10 permettra d'augmenter la distance de mesure davantage. L'extension angulaire des positions visées autour du système optique 30 dépend de la capacité de déplacement des champs d'éclairage et des champs d'acquisition, et peut même atteindre 360° en cas de rotation du système optique 30, bien qu'une plage angulaire de l'ordre de 40 à 180° soit plus courante pour un balayage par miroir mobile, par exemple en bordure d'un champ.
  • L'étape d'acquisition est renouvelée pour chaque position de l'espace cultivé visée pour plusieurs instants d'acquisition couvrant la durée d'observation. On obtient ainsi pour chaque position de l'espace cultivé visée une séquence de signaux d'intensité lumineuse d'instants d'acquisition différents. Pour chaque signal d'intensité lumineuse de la pluralité de signaux d'intensité lumineuse d'instants d'acquisition différents, une valeur d'intensité lumineuse est déterminée (étape S05) à partir du signal d'intensité lumineuse, cette valeur d'intensité lumineuse étant représentative de l'intensité lumineuse du rayonnement lumineux 16 renvoyé depuis la position de l'espace cultivé. Si le capteur d'intensité lumineuse 10 est ponctuel, comme par exemple une photodiode, le signal d'intensité lumineuse est directement une valeur d'intensité lumineuse.
  • Il est également possible d'envisager de déplacer l'axe optique d'éclairage et/ou l'axe optique de capture pendant une durée d'acquisition, c'est-à-dire avec un déplacement continu qui balaie une portion de l'espace cultivé.
  • Lorsque le capteur d'intensité lumineuse 10 est bidimensionnel, comme dans le cas d'un imageur ou d'une pluralité de photodiodes, alors le signal d'intensité lumineuse peut comprendre plusieurs valeurs représentatives de l'intensité lumineuse, comme par exemple plusieurs valeurs de niveaux de gris, pour une même position de l'espace cultivé. Dans ce cas, une valeur d'intensité lumineuse en est dérivée pour chaque position de l'espace cultivée considérée. Il peut s'agir de calculs statistiques par exemple d'une moyenne ou d'une médiane, éventuellement locale, ou bien encore simplement d'une association entre une valeur du signal d'intensité lumineuse et une position. Ainsi, dans le cas d'une image, le niveau de gris d'un ou plusieurs pixels peut être associé à une position correspondante dans l'espace cultivé. En particulier, lorsque le capteur d'intensité lumineuse 10 est bidimensionnel et acquiert une image bidimensionnelle en tant que signal d'intensité lumineuse, l'image comprend un ensemble bidimensionnel de pixels chacun associé à un niveau de gris. Une valeur d'intensité lumineuse est alors de préférence une valeur moyenne de niveaux de gris de tout ou partie des pixels.
  • Dans le cas où le système optique 30 déplace le champ d'éclairage 4 ou le champ d'acquisition 12, une indexation de ce déplacement permet d'associer chaque valeur d'intensité lumineuse à une position de l'espace cultivé.
  • Il peut être prévu de ne pas déplacer l'axe optique d'éclairage 6 et l'axe optique de capture 14, et de viser toujours la même position de l'espace cultivé. C'est notamment envisageable si le capteur d'intensité lumineuse 10 est un capteur d'image, et le signal d'intensité lumineuse est une image bidimensionnelle du champ d'acquisition 12, qui associe à chacune d'une pluralité de positions dans l'espace cultivé, une valeur d'intensité lumineuse respective, typiquement un niveau de gris.
  • Afin d'améliorer la localisation de la position visée, il est possible de munir le système de détection d'un capteur de distance 9, par exemple de type Lidar, et d'acquérir, à chaque instant d'acquisition une mesure de distance associée à la position visée, comme dans l'exemple de la figure 2 ou 4. Cette mesure de distance permet alors de repérer plus précisément la position visée par rapport au système de détection, et ainsi d'affecter de manière plus préciser une valeur d'intensité lumineuse à une position. On peut alors plus facilement organiser spatialement les positions visées, par exemple sur une carte. La connaissance de cette distance permet également de corriger des déformations dues à la perspective. Le rôle du capteur de distance 9 peut aussi être joué par la source lumineuse 2 lorsqu'elle inclut un nombre de lasers, en utilisant le « temps de vol » du rayonnement lumineux 16 renvoyé après l'émission du faisceau lumineux 8 par la source lumineuse 2.
  • La séparation du rayonnement lumineux 16 renvoyé en fonction des longueurs d'onde ou de la polarisation permet de disposer de plusieurs signaux, d'intensité lumineuse et de dépolarisation, pour une même position visée. Il est alors possible de mieux mettre en évidence l'interaction entre le faisceau lumineux 8 et l'eau éventuellement présente sur les feuilles 22.
  • On sait en effet que la polarisation d'un rayon polarisé incident sur une goutte d'eau est modifiée en fonction de la forme de la goutte et de sa taille. Cette information permet ainsi d'inférer de la taille de gouttes 24 d'eau à la surface des feuilles 22, ou de l'épaisseur du film, de la forme (rosée ou pluie), de la densité de ces gouttes 24 sur la surface.
  • D'un autre côté on sait aussi que les feuilles 22 absorbent des longueurs d'ondes qui dépendent de leur structure et de leur composition. Par exemple elles absorbent le rouge et le bleu pour la photosynthèse, mais réfléchissent le vert, d'où leur couleur, et réfléchissent aussi l'infrarouge proche. La présence d'eau à la surface de la feuille 22 peut modifier la fraction relative de chaque longueur d'onde réfléchie par la feuille, mais peut aussi renseigner sur le fait qu'il s'agit d'une feuille 22 ou d'une autre surface, comme de la terre ou une tige. Ceci permet ainsi d'apporter une information contextuelle sur le type de surface frappée par le faisceau incident, et donc conclure qu'une réduction de l'intensité du signal réfléchi vient du fait qu'il s'agit de terre plutôt que d'une feuille, et donc éliminer la mesure pour qu'elle ne biaise pas les mesures sur feuilles 22. L'interprétation de ces différents facteurs (dépolarisation, variation d'intensité lumineuse, nature du support) peut passer en partie par l'utilisation de techniques d'apprentissage automatique ou statistique (en anglais "machine/statistical learning"), sur la base de mesures faites sur différentes situations connues et qui servent à un possible apprentissage supervisé.
  • Il est ensuite déterminé une humectation foliaire à la position de l'espace cultivé en fonction de la valeur d'intensité lumineuse associée à cette position. À cet effet, le système de détection 1 comprend une unité de traitement de données 20 configurée pour recevoir le signal d'intensité lumineuse et déterminer un état d'humectation foliaire à la position visée à partir du signal d'intensité lumineuse. L'unité de traitement de données 20 comprend au moins un processeur et une mémoire, et des interfaces de communication permettant de recevoir les données et de communiquer ou d'interagir avec un utilisateur. L'unité de traitement de données 20 peut également être utilisée pour piloter le système optique 30, causant l'émission du faisceau lumineux 8 et l'acquisition du signal d'intensité lumineuse, ou contrôlant le déplacement du champ d'éclairage 4 et du champ d'acquisition 12.
  • La détermination de l'humectation foliaire peut notamment faire appel à une valeur de référence, qui correspond typiquement à l'intensité lumineuse qui serait renvoyée par des feuilles 22 sèches à la position visée de l'espace cultivé lorsqu'elles sont illuminées par le faisceau lumineux 8. Cette valeur de référence peut être renseignée a priori, ou peut de préférence être obtenue ou mise à jour in situ, par exemple en effectuant une mesure de calibrage lorsqu'il est connu que les feuilles 22 sont sèches. Ces mesures de calibrage peuvent être répétées à intervalles réguliers (une à 3 fois par semaine lorsque les feuilles 22 sont sèches) pour éviter les dérives et prendre en compte la croissance des plantes qui modifie de fait la surface foliaire analysée et la surface de sol nu. Le dispositif avec une pluralité de longueurs d'ondes peut en effet mesurer l'évolution de la surface foliaire dans le temps grâce par exemple au calcul de l'indice de végétation par différence normalisée (plus connu sous l'acronyme anglais de NDVI pour "normalized différence végétation index") en fonction du choix des longueurs d'ondes.
  • En particulier, la valeur d'intensité lumineuse peut varier en fonction de la nature de la surface mais aussi en fonction de la distance entre la position visée et le système optique 30, car la puissance du faisceau lumineux 8 atteignant la position visée, et du rayonnement lumineux 16 renvoyé, décroit avec la distance à cause de la divergence ou de la dispersion. L'utilisation d'un capteur de distance 9 tel qu'un LIDAR permet, grâce à la mesure précise de la distance entre la position visée et le système optique 30, de compenser ces effets de distance, par exemple en modulant le temps d'exposition du capteur d'intensité lumineuse 10 pour une position, ou en appliquant un facteur correctif aux valeurs relevées ou aux valeurs de référence auxquelles elles sont comparées.
  • Lorsque les plantes ont des feuilles 22 hydrophobes, les feuilles 22 hydrophobes sont considérées mouillées lorsque la valeur d'intensité lumineuse est supérieure à la valeur de référence, en raison de l'effet heiligenschein évoqué précédemment. De fait, l'intensité lumineuse réfléchie est une fonction monotone croissante du taux d'humectation. De préférence, la valeur d'intensité lumineuse est considérée comme supérieure si elle dépasse 115%, et de préférence 130% de la valeur de référence. Sinon les feuilles 22 hydrophobes sont considérées comme sèches. En effet, en l'absence de gouttes 24 d'eau sur les feuilles 22, la lumière du faisceau lumineux 8 est peu réfléchie car absorbée par les feuilles 22. Il est à noter que l'intensité lumineuse est croissante avec la densité de gouttes 24 sur les feuilles 22 jusqu'à une valeur plateau, et la valeur d'intensité lumineuse permet donc non seulement de déterminer la présence d'eau sur les feuilles 22, mais également de quantifier cette présence d'eau.
  • A l'inverse, lorsque les plantes ont des feuilles 22 hydrophiles, des feuilles 22 hydrophiles réfléchissent une intensité lumineuse qui est une fonction non-monotone du taux d'humectation et donc leur taux d'humectation peut être estimé en comparant l'évolution de l'intensité lumineuse avec une trajectoire ou courbe de référence, par exemple mesurée lors d'une phase de calibration. Par exemple, en reprenant la valeur de référence, des feuilles 22 hydrophiles peuvent être considérées mouillées à cette position lorsque la valeur d'intensité lumineuse est inférieure à la valeur de référence. De préférence, la valeur d'intensité lumineuse est considérée comme inférieure si elle est moindre que 90%, et de préférence 80% de la valeur de référence, et encore de préférence moindre que 70% de la valeur de référence. Comme évoqué plus haut, l'effet heiligenschein peut cependant apparaître pour de faibles degrés d'humectation foliaire même pour des feuilles 22 hydrophiles. Ainsi, des feuilles 22 hydrophiles peuvent être considérées mouillées à cette position lorsque la valeur d'intensité lumineuse est supérieure à la valeur de référence. De préférence, la valeur d'intensité lumineuse est considérée comme supérieure si elle dépasse 115%, et de préférence 130% de la valeur de référence. Si la valeur d'intensité lumineuse est proche de la valeur de référence, et ne peut être considérée comme suffisamment inférieure ou suffisamment supérieure à la valeur de référence qui correspond à une feuille sèche, les feuilles 22 hydrophiles sont considérées comme sèches. Il est également possible de prendre en compte une évolution de la valeur de l'intensité lumineuse. Par exemple pour une feuille 22 hydrophile, l'apparition de la rosée peut se traduire dans un premier temps par une croissance de la valeur de l'intensité lumineuse (apparition de gouttes), puis une décroissance (apparition du film d'eau) dans un second temps. Ainsi, l'utilisation d'une courbe de référence permet de prendre en compte cette évolution temporelle de la valeur de référence utilisée pour estimer l'état d'humectation des feuilles 22.
  • La nature hydrophile ou hydrophobe de la feuille d'une plante peut être déterminée au moyen de la sphéricité des gouttes d'eau à la surface de cette feuille, et cette sphéricité est définie par l'angle de contact de la goutte avec la feuille. Cet angle de contact varie théoriquement de 0°pour les surfaces hydrophiles jusqu'à 180°pour les surfaces hydrophobes. On considère qu'une surface est hydrophile ou hydrophobe quand leur angle de contact est respectivement inférieur ou supérieur à 90°. Cet angle dépend de l'énergie libre de surface et de la tension de surface du liquide. Pour les plantes, les surfaces hydrophobes contiennent souvent à leur surface des poils ou une couche de cire. Par exemple, les feuilles de colza Brassica Napus ont une cire de surface qui rend leurs surfaces hydrophobes, avec un angle de contact d'environ 110°-116°. A l'inverse, les feuilles de vigne Vitis Vinifera sont hydrophiles, avec un angle de contact d'environ 62° ±14°. Ainsi, plus une surface sera hydrophobe (e.g. plus l'angle de contact sera grand), plus le faisceau rétrodiffusé sera concentré. Théoriquement, pour une surface infiniment plate et pour une goutte reposant directement sur la surface, le maximum de rétrodiffusion est atteint pour un angle d'incidence d'environ 60° par rapport à la surface de la feuille. Dans ces conditions, la surface derrière la goutte sera au point focal de celle-ci. Cependant, cette valeur peut être plus faible en considérant l'épaisseur de la surface (e.g. le point focal est à l'intérieur de la surface) ou une goutte surélevée par rapport à la surface (présence d'une cire transparente ou de poils), et peut par exemple descendre jusqu'à 54°.
  • Les valeurs d'intensité lumineuse relevées lorsque les feuilles 22 sont sèches peuvent être utilisées pour mettre à jour la valeur de référence. Par exemple, une valeur moyenne peut être dérivée des valeurs d'intensité lumineuse les plus proches de la valeur de référence précédente pour donner une nouvelle valeur de référence. La mise à jour de la valeur de référence permet de prendre en compte une évolution de l'espace cultivé, et notamment la croissance des plantes.
  • L'humectation foliaire peut être déterminée par une ou plusieurs comparaisons résultant en une estimation de l'état d'humectation foliaire pour la position visée à l'instant d'acquisition. De préférence, l'estimation est une classification. Plusieurs valeurs de référence peuvent être utilisées, chacune correspondant à un degré d'humectation, la classification permettant d'obtenir l'humectation foliaire se faisant alors suivant la valeur de référence la plus proche. Une valeur de référence importante reste néanmoins la valeur d'intensité lumineuse correspondant à l'absence d'eau sur les feuilles 22.
  • Il est aussi possible de faire une régression (linéaire ou non) pour obtenir une courbe avec laquelle une valeur d'intensité lumineuse en abscisse nous renseigne sur le taux d'humectation en ordonnée. On pourra donc avoir une continuité de taux d'humectation correspondant à une continuité d'intensité lumineuse.
  • Il est possible d'utiliser un réseau de neurone, par exemple un perceptron multicouches, préalablement entraîné pour classer le degré d'humectation foliaire en fonction de la valeur d'intensité lumineuse, une valeur de référence étant là une valeur utilisée lors de l'entraînement du réseau de neurone.
  • La détermination de l'état d'humectation foliaire pour une pluralité de positions visées peut également être exploitée de façon globale pour une portion de l'espace cultivé dans laquelle sont distribuées ces positions visées. En classant chaque position visée en fonction d'états d'humectation, il est possible de mettre en oeuvre une analyse en fréquence de ces états d'humectation, afin d'en déterminer un état d'humectation global, en comparant à une fréquence de référence la fréquence de survenue de valeurs d'intensité lumineuse correspondant à la présence des gouttes. La fréquence peut être spatiale, mais peut également être temporelle, en particulier lorsque l'acquisition et le balayage des positions visées est effectué de manière continue. Par exemple, un organe réfléchissant sur lequel est incident le faisceau d'illumination 8, notamment laser, peut déplacer le champ d'éclairage pour balayer une portion de l'espace cultivé, par exemple le champ d'acquisition. Dans ce cas, l'organe réfléchissant déplace l'axe optique d'éclairage 6 et l'axe optique de capture 14 pendant une durée d'acquisition. Il peut toutefois être considéré que cette durée d'acquisition regroupe des instants d'acquisition correspondant chacun à la position visée à cet instant d'acquisition. Le capteur d'intensité lumineuse 10, par exemple une photodiode, détermine un signal d'intensité lumineuse variant temporellement en fonction du déplacement du champ d'éclairage selon la présence ou non d'eau aux positions balayées. En analysant la fréquence des valeurs d'intensité lumineuse du signal lumineux correspondant à la présence d'eau, il est possible d'en déduire une estimation de l'humectation.
  • Puisque pour une même position visée des valeurs d'intensité lumineuse sont disponibles pour différents instants d'acquisition, il est possible d'en déduire une évolution d'humectation foliaire (étape S06) au cours de la durée d'observation. Il est alors possible de déterminer quand les feuilles 22 deviennent mouillées et quand elles deviennent sèches, et donc combien de temps les feuilles 22 restent mouillées, qui est le principal facteur permettant aux spores des maladies fongiques de germer sur les feuilles et les contaminer. Il est alors possible de déterminer, pour chaque position visée, le risque fongique, et par conséquent il est possible de planifier et d'effectuer une éventuelle intervention, par exemple l'application d'un traitement phytosanitaire, si le besoin s'en fait sentir.
  • En disposant de plusieurs positions visées réparties dans l'espace cultivé, une répartition spatiale de l'humectation foliaire peut être déterminée, permettant ainsi d'établir une carte de cette évolution de l'humectation foliaire, et donc du risque fongique, ce qui permet de n'intervenir que dans les zones qui nécessitent une telle intervention.
  • L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés aux figures annexées. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des diverses caractéristiques techniques ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention.

Claims (13)

  1. Procédé de détermination d'une évolution d'humectation foliaire d'une pluralité de plantes d'un espace cultivé, en utilisant un système de détection (1) comprenant :
    - une source lumineuse (2) avec un champ d'éclairage (4) selon un axe optique d'éclairage (6),
    - un capteur d'intensité lumineuse (10) avec un champ d'acquisition (12) selon un axe optique de capture (14), le capteur d'intensité lumineuse (10) étant configuré pour recevoir un rayonnement lumineux (16) et pour en déterminer un signal d'intensité lumineuse,
    - une unité de traitement de données (20) configurée pour recevoir le signal d'intensité lumineuse et déterminer un état d'humectation foliaire,
    comprenant les étapes suivantes :
    a) à chacun d'une pluralité d'instants d'acquisition, lesdits instants d'acquisition couvrant une durée d'observation d'au moins 4h avec des intervalles entre les instants d'acquisition inférieurs à 1h :
    a1) émission (S01) d'un faisceau lumineux (8) par la source lumineuse (2) vers une position de l'espace cultivé dans son champ d'éclairage (4),
    a2) réception (S02) par le capteur d'intensité lumineuse (10) d'un rayonnement lumineux (16) renvoyé depuis la position de l'espace cultivé, et détermination d'un signal d'intensité lumineuse (S03) à partir du rayonnement lumineux (16) renvoyé, le signal d'intensité lumineuse étant fonction de la quantité de lumière du faisceau lumineux (8) renvoyé depuis la position de l'espace cultivé,
    b) pour chaque signal d'intensité lumineuse d'une pluralité de signaux d'intensité lumineuse d'instants d'acquisition différents pour une même position de l'espace cultivé, détermination d'une valeur d'intensité lumineuse (S05) pour la position de l'espace cultivé à partir du signal d'intensité lumineuse, la valeur d'intensité lumineuse étant représentative de l'intensité lumineuse du rayonnement lumineux (16) renvoyé depuis la position de l'espace cultivé ;
    c) détermination d'une évolution d'humectation foliaire (S06) pour la position de l'espace cultivé au cours de la durée d'observation à partir de valeurs d'intensité lumineuse à des instants d'acquisition pour la position de l'espace cultivé, en comparant lesdites valeurs d'intensité lumineuse à au moins une valeur de référence correspondant à l'intensité lumineuse qui serait renvoyée par des feuilles (22) sèches à la position visée de l'espace cultivé lorsque lesdites feuilles (22) sont illuminées par le faisceau lumineux (8), résultant en une estimation de l'état d'humectation foliaire pour la position visée à l'instant d'acquisition.
  2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel les plantes ont des feuilles (22) hydrophobes, et des feuilles (22) hydrophobes sont considérées mouillées lorsque la valeur d'intensité lumineuse est supérieure à une valeur de référence, sinon les feuilles (22) hydrophobes sont considérées comme sèches.
  3. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les plantes ont des feuilles hydrophiles, et des feuilles hydrophiles et leur taux d'humectation est estimé en comparant l'évolution de l'intensité lumineuse avec une trajectoire ou courbe de référence.
  4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel une répartition spatiale de l'humectation foliaire est déterminée, pour une pluralité de positions réparties dans l'espace cultivé.
  5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la source lumineuse (2) et le capteur d'intensité lumineuse (10) font partie d'un système optique (30) configuré pour déplacer le champ d'éclairage (4) et le champ d'acquisition (12), et l'étape a) est répétée pour une pluralité de positions différentes de l'espace cultivé dans son champ d'éclairage (4), le champ d'éclairage (4) et le champ d'acquisition (12) étant déplacés pour chaque position différente de l'espace cultivé.
  6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la source lumineuse (2) et le capteur d'intensité lumineuse (10) font partie d'un système optique (30) comprenant au moins un organe réfléchissant sur un chemin optique du faisceau lumineux (8) émis par la source lumineuse (2) et sur un chemin optique du rayonnement lumineux (16) renvoyé depuis la position de l'espace cultivé et reçu par le capteur d'intensité lumineuse (10).
  7. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel l'organe réfléchissant est mobile et configuré pour déplacer l'axe optique d'éclairage (6) et l'axe optique de capture (14) pendant une durée d'acquisition ou entre deux instants d'acquisition.
  8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le capteur d'intensité lumineuse (10) est un capteur d'image, et le signal d'intensité lumineuse est une image bidimensionnelle du champ d'acquisition (12).
  9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la source lumineuse (2) est configurée pour émettre un faisceau lumineux (8) polarisé et le système de détection comprend un séparateur configuré pour séparer le rayonnement lumineux (16) renvoyé en fonction de la polarisation.
  10. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel un premier signal d'intensité lumineuse est obtenu pour une première polarisation, et un second signal d'intensité lumineuse est obtenu pour une seconde polarisation.
  11. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la source lumineuse (2) est configurée pour émettre un faisceau lumineux (8) comprenant plusieurs longueurs d'onde distinctes, et le système de détection comprend un séparateur configuré pour séparer le rayonnement lumineux (16) renvoyé en fonction des longueurs d'onde, et dans lequel un premier signal d'intensité lumineuse est obtenu pour une première plage de longueur d'onde, et un second signal d'intensité lumineuse est obtenu pour une seconde plage de longueur d'onde.
  12. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le système de détection comprend un capteur de distance (9) configuré pour déterminer une distance entre ledit système et la position de l'espace cultivé.
  13. Système de détection d'humidité foliaire comprenant :
    - une source lumineuse (2) avec un champ d'éclairage (4) selon un axe optique d'éclairage (6),
    - un capteur d'intensité lumineuse (10) avec un champ d'acquisition (12) selon un axe optique de capture (14), le capteur d'intensité lumineuse (10) étant configuré pour recevoir un rayonnement lumineux (16) et pour en déterminer un signal d'intensité lumineuse,
    - une unité de traitement de données configurée pour recevoir le signal d'intensité lumineuse et déterminer un état d'humectation foliaire,
    le système étant configuré pour mettre en oeuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes.
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